恒压频比变频调速系统.doc

恒压变频比调速控制系统 为额定值不变，磁通太弱没有充分利用电机的铁心，是一种浪费，若要增大磁通，又会使铁心饱和。从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。对于直流电机。励磁系统是独立的，只要对电枢反应的补偿合适，保持磁通不变是很容易做到的。在交流异步电机中，磁通是定子和转子磁势合成产生的。 我们知道，三相异步电机定子每相电动势的有效值是： （1） 式中——气隙磁通和定子每相中感应电动势有效值，单位为V； ——定子频率，单位为Hz； ——定子每相绕组内联匝数； ——基波绕组系数； ——每极气隙磁通量，单位为Wb； 由式（1-1）可知，只要控制好和，便可达到控制磁通的目的，对此，需要考虑额定频率以下和额定频率以上两种情况。 额定频率以下调速 由式（1-1）可知，要保持不变，当频率从额定值向下调节时，必须同时降低，使常值，即采用恒定的电动势频率比的控制方式。 然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认定定子相电压 则得：常值，这是恒压频比的控制方式。 低频时，和都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。这时，可以人为地把电压抬高一些，以便近似地补偿定子压降，带定子压降补偿的恒压频比控制特性见图1。 图1 恒压频比控制特性 a——不带定子压降补偿 b——带定子压降补偿 基频以上调速 在基频以上调速时，频率可以从往上增高，但电压却不能增加得比额定电压还要大，最多只能保持。由式（1-1）可知这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。 把基频以下和基频以上两种情况合起来，可得图所示的异步电动机变频调速控制特性。如果电动机在不同转速下具有额定电流，则电机都能在温升允许条件下长期运行，这时转矩基本上随磁通变化，按照电机拖动原理，在基频以下，属于“恒转矩调速”的性质，而在基频以上，基本上属于“恒功率调速”。 图2 异步电动机变频调速控制特性 静止式变频装置 上节讨论的控制方式表明，必须同时改变电源的电压和频率。才能满足变频调速的要求。现有的交流供电电源都是恒压恒频的，必须通过变频装置，以获得变压变频的电源。这样的装置通称变压变频（VVVF)装置，其中VVVF是英文Variable Voltage Variable Frequency的缩写。最早的VVVF装置是旋转变流机组，现在已经几乎无例外地让位给应用电力电子技术的静止式变频装置。 从结构上看，静止变频装置可分为间接变频和直接变频两类。间接变频装置先将工频交流电源通过整流器变成直流，然后再经过逆变器将直流变换为可控频率的交流，因此又称有中间直流环节的变频装置。直接变频装置则将工频交流—次变换成可控频率的交流，没有中间直流环节。目前应用较多的还是间接变频装置。 间接变频装置(交—直—交变频装置) 图2绘出了间接变频装置的主要构成环节。 图3 间接变频装置（交——直——交变频装置） 按照不同的控制方式，又可分为以下三种。 1.用可控整流器变压，用逆变器变频的交-直-交变频装置。 调压和调频分别在两个环节上进行，两者要在控制回路上协调配合。这种装置结构简单.控制方便。但是，由于输入环节采用可控整流器，当电压和频率调得较低时，电网端的功率因数较小；输出环节多用由晶闸管组成的三相六拍逆变器(每周换流六次)，输出的谐波较大。这就是这类变频装置的主要缺点。 2.用不控整流器整流，斩波器变压，逆变器变频的交-直-交变频装置。 整流环节采用二极管不控整流器，再增设斩波器，用脉宽调压。这样虽然多了—个环节。但输入功率因数高。克服了用可控整流器变压，用逆变器变频的交-直-交变频装置的第一个缺点。输出逆变环节不变，仍有谐波较大的问题。 3.用不控整流器整流，SPWM逆变器同时变压变频的交-直-交变频装置。 用不控整流，则功率因数高；用SPWM逆变，则谐波可以减少。这样，用可控整流器变压.用逆变器变频的交-直-交变频装置的两个缺点都解决了。谐波能够减少的程度取决于开关频率，而开关频率则受器件开关时间的限制。如果仍采用普通晶闸管，开关频率比六拍逆变器也高不了多少，只有采用可控关断的全控式器件以后，开关频率才得以大大提高，输出波形几乎可以得到非常逼真的正弦波，因而又称正弦波脉宽调制(SPWM)逆变器。成为当前最有发展前途的一种结构形式。 直接变频装置(交-交-变频装置) 直接变频装置只用一个变换环节就可以把恒压恒频(CVCF)的交流电源变换成VVVF电源，因此又称交交变频装置或周波变换器。 电压源和电流源变频器 从变频电源性质来看，无论是交—交变频，还是交—直—交变频，都可分为电压源变频器器和电流源变频器两大类，